Universo

Imagem do Hubble Ultra-Deep Field. Existem centenas de galáxias nesta imagem e ela mostra apenas uma pequena região do céu noturno.
Não é ciência de foguetes, é ...
Astronomia
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A fronteira final
O abismo olha de volta
Lembre-se, meu filho, o universo é um lugar grande - talvez o maior!
—Kilgore Trout
O espaço é grande. Realmente grande. Você simplesmente não vai acreditar como ele é vasto, assustadoramente grande. Quer dizer, você pode pensar que é um longo caminho até a farmácia, mas isso é um amendoim para o espaço
- O Guia do Mochileiro das Galáxias

O universo é tudo!


Tudo de espaço e Tempo , e tudo nele contido é chamado de universo. Isso inclui o que podemos ver, o que não podemos ver, o que sabemos que não podemos ver e o que nósnão sei que não podemos ver. Mesmo fora do universo, ainda faz parte do universo (embora alguns pensem que nosso universo é na verdade parte de um 'multiverso' maior, o que significa que nosso conceito do que constitui o universo pode ter que mudar).

Ninguém sabe de onde veio, exceto, é claro, criacionistas quem conhecer que Deus foi quem fez isso (e especificamente,deles Deus ) De onde Deus veio, ninguém sabe. Então, estamos todos no mesmo barco, na verdade.

Realmente não importa muito, se você pensar sobre isso.

Conteúdo

História do universo

Enquanto algumas pessoas pensam que o universo foi criado sobre um período de seis dias cerca de 6.000 a 10.000 anos atrás, os fatos medidos mostram que eles estão terrivelmente errados, a menos que você assine Last Thursdayism ou uma ideia semelhante, mas isso é uma conjectura irrelevante aqui.


O universo parece ter se formado há aproximadamente 13,8 bilhões de anos em uma expansão rápida e massiva do espaço-tempo chamada de Grande explosão . Após a inflação inicial, as partículas energéticas resfriaram e nuclear reações criaram o que viria a ser importam , que eventualmente se agruparam para formar galáxias e estrelas . Ao longo da evolução estelar elementos mais pesados ​​foram produzidos, levando a sistemas estelares de gerações posteriores com planetas, às vezes em grande parte feitos desses elementos pesados ​​- planetas rochosos .



Nosso sistema solar tem cerca de 4,5 bilhões de anos e apresenta um punhado desses planetas rochosos e detritos menores, junto com quatro gigantes gasosos , que são amplamente compostos por elementos e compostos mais leves. Após um longo período de resfriamento, nosso planeta tornou-se hospitaleiro para o evolução dos compostos orgânicos muito complexos que agora são conhecidos por serem abundantes no universo. Uma coleção de ditos compostos digitou isso não há muito tempo, enquanto outra coleção agora está lendo.


Estrutura

Quando visto em escalas maiores, o Universo mostra um conjunto infinito de tartarugas, uma abaixo da outra uma estrutura na qual galáxias e aglomerados de galáxias estão organizados em longos filamentos semelhantes a teias e paredes em torno de grandes vazios nos quais há pouco mais do que energia escura e um monte de galáxias isoladas, com superaglomerados galácticos tendendo a estar nos nós do planeta tecer como se fosse conhecido, crescendo às custas dos filamentos, enquanto os vazios vão ficando cada vez maiores à medida que o Universo se expande cada vez mais rápido. Isso foi previsto por modelos teóricos e também por simulações de computador. Como previsto, também, pela teoria (o chamado ΛCDM modelo, no qual uma constante cosmológica Λ, associada com energia escura , e C velho D arca M de novo estão presentes) e confirmadas por observações as coisas estão crescendo 'de baixo para cima', conforme pequenas galáxias e aglomerados de galáxias se combinam para formar galáxias e aglomerados maiores e assim por diante.

A origem dessas estruturas é atribuída às densidades de matéria causadas pelas flutuações quânticas formadas após a inflação cósmica, que apagou quase todas as que surgiram no próprio Grande explosão .


Universos de Friedmann e a forma do universo

Para universos repletos de nada além de matéria, o destino do universo está intimamente relacionado à sua geometria, conforme descrito abaixo; ou seja, se o espaço em grandes escalas é curvo ou não. Existem três possibilidades básicas, chamadas Universos de Friedmann, relacionadas à densidade da matéria e da energia. Observe, no entanto, que nosso universonão se encaixa exatamenteem qualquer uma dessas categorias. Os universos de Friedmann frequentemente aparecem em fontes científicas populares, especialmente as mais antigas, e em livros científicos da década de 1990 e anteriores (porque só descobrimos a energia escura em 1999). No entanto, tenha em mente que eles sãosuplantadacomo possíveis descrições de nosso universo.

  • Um universo aberto, que tem uma curvatura negativa. Nesse cenário, os ângulos em um triângulo somam menos de 180 ° e duas linhas paralelas irão divergir mais cedo ou mais tarde. Este universo tem menos densidade do que o necessário para interromper sua expansão e continuará se expandindo para sempre.
  • Um universo plano, sem curvatura. Aqui o Geometria euclidiana ensinado nas escolas se aplica: os ângulos de um triângulo somam 180 ° e duas linhas paralelas serão sempre paralelas. Ele tem apenas a densidade crítica necessária para interromper sua expansão ... após um tempo infinito.
  • Um universo fechado, que possui uma curvatura positiva. Os triângulos neste tipo de Universo vêem como seus ângulos somam mais de 180 °, e duas linhas paralelas terminarão convergindo. Este é tão denso que mais cedo ou mais tarde entrará em colapso em um Big Crunch.

Os dados atuais suportam um Universo plano sem curvatura (mensurável) e a densidade crítica após a adição de energia escura.nãosignifica que o Universo tem que ser infinito, como geralmente afirmado, uma vez que não é preenchido com nada além de matéria, mas também com uma quantidade significativa de energia escura que se comporta de forma diferente. Além disso, existem modelos de Universos finitos com curvatura zero, como o toro (um Universo em forma de dougnhut. Mmmmm ... rosquinhas) ou uma estrutura em forma de chifre, que são compatíveis com nossas observações. Ou sua curvatura pode ser tão pequena que não pode ser medida com o equipamento atual.

Tamanho do universo

Qual é o tamanho do Universo? Uma advertência muito importante é diferenciar oobservávelUniverso dointeiraUniverso. O primeiro, é claro, corresponde à parte dela que pode ser vista da Terra e pode ser vista como uma esfera centrada em nós com um diâmetro de cerca de 93 bilhões de anos-luz. Não sabemos o que está além desse horizonte, e por causa da expansão do Universo 'nós' não seremos capazes de observar muito mais longe do que no futuro distante (na verdade, veremos de fatomenos e menos), mas acredita-se que muito provavelmente mais do mesmo material que forma o nosso canto do Universo. O tamanho deste último é desconhecido e varia de algumas sugestões anteriores de um Universo, na verdademenordo que o observável, e em que galáxias distantes seriam na verdade imagens de outras mais próximas, cuja luz foi capaz de circunavegá-la, para estimativas baseadas em cálculos probabilísticos ou em previsões baseadas na teoria da inflação cósmica. Dessa forma, temosmais baixolimita esse intervalo de 5 ou 250 volumes. Se o teoria da inflação suas estimativas de tamanho certo variam de impressionantes 3x10 vezes maiores do que o universo observável atépelo menos10 alucinantes megaparsecs , que é praticamente infinito. Isso supondo que não seja realmente infinito, conforme afirmado acima.

Futuro do universo

Aleluia!

O fim do universo é um tópico interessante, formulado por muitas pessoas ao longo dos milênios.


Compreensão humana

Veja o artigo principal neste tópico: Lista de previsões do fim do mundo

Até o moderno ' Era Científica , 'o futuro do universo foi dominado por religioso interpretações. Em geral, em Abraâmico e europeu - religiões decadentes - envolviam algum tipo de 'Dia do Julgamento' final ou catástrofe universal. Outras religiões têm previsto alguma forma de existência eterna contínua. Quase todas essas idéias são iniciadas por uma relutância em acreditar na descontinuação pessoal (morte), e ainda são tratadas pela ' classes sacerdotais 'como consolo:' Não se preocupe com sua condição aqui na Terra. Venha o dia em que você se juntará ao Senhor no Céu ', ou como ameaças:' Se você não obedecer às regras transmitidas então, venha o dia, você não será salvo. ' A maioria desses cenários dependia do auto-engrandecimento (ou cupidez!) Dos responsáveis ​​e da ignorância (ou estupidez) daqueles que os sustentavam.

A ascensão da ciência

À medida que os educados começaram a explorar o mundo ao seu redor e à medida que a educação se difundiu na sociedade, começaram a surgir questões sobre o início e o fim de todas as coisas.

Visando um universo sem um pensamento, força orientadora com uma influência constante sobre os eventos tem sido, na maior parte da história registrada, uma crença necessariamente dissimulada, visto que tais ideias trouxeram opróbrio e sanção a qualquer pessoa corajosa (ou burro) o suficiente para expressá-las. Este ainda é o caso em algumas peças do mundo.

Filósofos naturais, os precursores dos cientistas de hoje, começaram a descrição do mundo ao seu redor em todas as civilizações antigas do mundo, mas muito poucos ousaram pronunciar uma visão de mundo ateísta.

Interpretação moderna

Item principal: Destino final do universo

A descoberta de Edwin Hubble da expansão do Universo levou ao conceito de Grande explosão e a origem do universo, mas seu destino final tem sido objeto de discussão e controvérsia.

Deixando de lado a teoria do 'estado estacionário' (uma hipótese agora desacreditada de que o universo é continuamente reabastecido pela produção espontânea de átomos no espaço vazio), havia até recentemente três rotas possíveis para o Universo dependendo do valor de sua densidade total:

  1. expansão contínua para a eternidade (universo aberto)
  2. diminuição da expansão até uma parada após um tempo infinito (universo plano)
  3. expansão decrescente seguida de contração para um ' Big Crunch '(Universo fechado)

Agora acredita-se que a matéria total e energia do universo é maioritariamente (pelo menos 90% e até 97%) fisicamente indetectável (por qualquer meio tradicional), mas a sua presença pode ser inferida a partir dos seus efeitos. Esta matéria e energia não tem efeito sobre a matéria 'normal', exceto gravitacionalmente .

Calcula-se que há muito massa trancado em matéria escura ajudando a manter as galáxias unidas. Isso é necessário para explicar as velocidades de rotação das estrelas nas bordas externas das galáxias. Com apenas a quantidade observável de massa, as estrelas externas deveriam 'girar' e se perder para as galáxias.

Energia escura acredita-se que permeia todo o espaço e tem um efeito gravitacional negativo, fazendo com que toda a matéria se acelere para longe de seus vizinhos. (Imagine isso como a pressão que causa a expansão de um balão. É esta energia que sela o destino final do Universo como uma variante de (1) e (2) acima, ou seja, expansão sempre crescente, ouquaseentão.

Grande congelamento

A presença desta energia escura é o que leva os astrofísicos a acreditar que o destino do universo, muitas vezes conhecido como oGrande congelamento(ouBig Whimper), deve ser um mar de baixa temperatura (10 Kelvin) de fótons com algum perdido elétrons e positrons . Basicamente, todo o processo passa pelo 'esgotamento' das hidrogênio e hélio , e a 'evaporação' de toda a matéria que não está na forma de buracos negros por meio da eventual decadência de prótons e nêutrons e de buracos negros via emissão de Radiação Hawking . Isso levará um período de tempo de até 10 (sim, isso é dez para omil e quinhentos) anos. Isso é o que o espera em um universo plano ou aberto.

Big Crunch

Se, no entanto, o Universo começasse a entrar em colapso, os efeitos não seriam percebidos por algum tempo para observadores hipotéticos, devido ao atraso causado pelo velocidade da luz (presumindo que já houvesse observadores, já que a contração poderia começar em um futuro distante, depois que as estrelas desapareceram, ou pior). Depois de um tempo mais ou menos longo marcado por um aumento contínuo da temperatura da radiação cósmica de fundo, aglomerados de galáxias e galáxias colidiriam e se fundiriam seguidos pelas próprias estrelas, e no final, o 'Big Crunch', viria na forma de todos os buracos negros se fundindo em um enorme que absorveria tudo o que restou - talvezreiniciandoem um novo Big Bang.-

Outros finais possíveis (ruins)

Se a taxa atual de inflação cósmica aumentou ainda mais rápido do que uma constante cosmológica implica e a energia escura é de uma forma conhecida como energia fantasma , o universo poderia deixar de serhabitávelmuito antes de tudo desaparecer. Dependendo do modelo, em meros 20 bilhões de anos, o universo poderia estar se expandindo tão rapidamente que tudo, desde galáxias e aglomerados de galáxias no início até as próprias partículas subatômicas no final, seria dividido. Isso é chamado de 'Big Rip'.

Esse fim, entretanto, pressuporia que a densidade da energia escura não permanece constante ao longo do tempo, mas na verdade aumenta, fazendo com que a aceleração do universo cresça indefinidamente. Até agora, nenhum aumento na densidade de energia escura foi medido e presume-se que seja estável no modelo padrão de cosmologia. Se isso for verdade, em vários bilhões de anos, os confins do universo então observável se afastarão de nós tão rapidamente que voltarão a deixar o universo observável em uma direção externa. Com o tempo, mais e mais galáxias serão afetadas por isso até que, no final, uma galáxia Milkdromeda muito antiga será a única coisa visível em todo o universo. O destino final do universo será então o Grande Congelamento acima.

Outra proposta de Game Over poderia acontecer se a estrutura do Universo não fosse totalmente estável. Nesse cenário, a transição para sua fase estável tomaria a forma de uma bolha de verdadeiro espaço estável que se expandiria à velocidade da luz devorando o antigo Universo, sem possibilidades de ver a coisa chegando ou perceber seus efeitos, e de tudo transformar uma vez dentro em algo novo, mas ao mesmo tempo causando ali um colapso para uma singularidade central. É desconhecidoquandoeOndeisso poderia começar, então durma bem.

Ficção científica

Vários momentos 'próximos' do fim foram descritos, ou ocupados por personagens, em ficção científica . Há um bom restaurante no final do Universo, que é amigo dos animais, permitindo aos macacos de estimação um lugar à mesa. Depois de uma noite de farra, o Big Bang Burger Bar, na outra extremidade da cidade, é um ótimo lugar para obter uma boa dose de salgadinhos , para absorver as toxinas indesejáveis ​​que invariavelmente acompanham o tóxico de sua escolha.

Termodinâmica

O 'universo' é jargão da termodinâmica. O universo é composto do sistema e dos arredores de acordo com a termodinâmica. De acordo com Segunda Lei da Termodinâmica , a entropia do universo tende a aumentar com o tempo. Em um sistema de pressão constante, o calor deixa o sistema em um processo exotérmico, mas a energia é conservada.

Interpretações poéticas

  • Robert Frost:
'Alguns dizem que o mundo vai acabar em fogo,
alguns dizem no gelo.
Pelo que eu provei de desejo
Eu concordo com aqueles que favorecem o fogo.
Mas se tivesse que morrer duas vezes,
Eu acho que sei o suficiente sobre o ódio
Dizer isso para gelo de destruição
Também é ótimo
E seria o suficiente. '
  • T.S. Eliot:
'Esta é a maneira que o mundo acaba
Não com um estrondo, mas um gemido.'

Multiverso

Embora seja um termo mais comumente associado à ficção científica, cosmologicamente falando, o ' multiverso 'é o reino hipotético que contém nosso universo, bem como muitos outros possíveis. Muitos físicos levam a teoria do multiverso meio a sério, incluindo Andrei Linde, Alan Guth, Stephen Hawking , Michio Kaku , David Deutsch, Max Tegmark, Steven Weinberg, Hugh Everett, Raj Pathria, Alexander Vilenkin e Brian Greene.

Talvez tenha havido vários universos com vários big bangs, e cada novo universo recebe um lançamento diferente dos dados cósmicos, tendo, portanto, diferentes leis da física. Existem algumas teorias que podem levar a um multiverso: inflação eterna, teoria das cordas, teoria das supercordas, cosmologia do buraco negro, teoria M, cosmologia de Brane, princípio holográfico e a interpretação de muitos mundos, e alguns dos físicos mencionados acima como Max Tegmark até tentou classificar os diferentes tipos de Universo que variam de seu Nível I (partes do Universo muito longe além do nosso observável onde - claro - as leis físicas seriam as mesmas do que em nosso pedaço de espaço) para seu Nível IV (Universos que usam matemática diferente, não apenas leis físicas, que a nossa). Isto é um filosóficamente interpretação satisfatória do universo bem ajustado problema. No entanto, também é completamente delirante não falsificável :

Para começar, como a existência dos outros universos deve ser testada? ... invocando uma infinidade de universos invisíveis para explicar as características incomuns daquele que vemos é tão para isso como invocar um Criador invisível. A teoria do multiverso pode ser revestida de linguagem científica, mas, em essência, requer o mesmo ato de fé.
—Paul Davies

Até desenvolvermos instrumentos que possam realmente ver fora do universo, ou criar um universo em uma jarra que possamos cutucar com instrumentos científicos (um pouco mais provável), isso permanecerá infalsificável.

As alternativas para o multiverso são o universo cíclico ecpirótico (Paul Steinhardt e Neil Turok), o universo fecundo ou a seleção natural cosmológica ( Lee Smolin ), cosmologia cíclica conformada (Roger Penrose e Vahe Gurzadyan), modelo cíclico Baum-Frampton (Lauris Baum e Paul Frampton), cosmologia quântica em loop (Martin Bojowald, Abhay Ashtekar e Carlo Rovelli), universo estático eterno ou o universo simulado (Nick Bostrom). E claro Goddidit . Dependendo da teoria, o multiverso tem tamanho e idade finitos, como na inflação eterna, ou ser infinito e eterno, como na interpretação dos muitos mundos. Embora algumas teorias envolvam um multiverso finito, mas eterno, ou um multiverso infinito, mas finitamente envelhecido.